The authors have proposed a helium-lithium two-phase flow cooled system for the blanket and first wall of magnetically confined fusion reactors in order to correct the defects of pressurized water cooled systems and liquid metal cooled systems. The heat transfer and magnetohydrodynamic pressure drop of He-Li two-phase flow have been investigated in horizontal rectangular channels under various flow rates of both fluids and conditions of system pressure and magnetic field perpendicular to the flow direction to establish the fundamental thermo-hydraulic data base required for planning. In this paper, a blanket and the first wall are fundamentally examined under the plasma conditions of “STARFIRE” by computing neutronics, shielding, heat transfer, magnetohydrodynamics and so forth based on the experimental results, as the first step of this study. Furthermore, a conceptual helium-lithium two-phase flow cooled system is proposed and the components of a two-phase separation system and steam generator are designed.
著者らは、加圧水冷却システムおよび液体金属冷却システムの欠点を是正するために、磁気閉じ込め核融合炉のブランケットおよび第一壁用のヘリウム-リチウム二相流冷却システムを提案している。He-Li二相流の熱伝達および磁気流体圧力損失は、計画に必要な基礎的な熱水力データベースを確立するために、両流体の様々な流量、システム圧力の条件、および流れ方向に垂直な磁場の条件下で、水平矩形流路において調査されている。本論文では、この研究の第一段階として、実験結果に基づいて、中性子工学、遮蔽、熱伝達、磁気流体力学などを計算することにより、「STARFIRE」のプラズマ条件下でブランケットおよび第一壁が基本的に検討されている。さらに、ヘリウム-リチウム二相流冷却システムの概念設計が提案され、二相分離システムおよび蒸気発生器の構成要素が設計されている。